醫(yī)學細胞生物學-細胞連接

1、細胞生物學細胞生物學第三章：細胞微環(huán)境與細胞連接第三章：細胞微環(huán)境與細胞連接2022-2-101細胞細胞環(huán)境環(huán)境包括內環(huán)境（細胞內環(huán)境）和外包括內環(huán)境（細胞內環(huán)境）和外環(huán)境（細胞外環(huán)境）。環(huán)境（細胞外環(huán)境）。細胞對其環(huán)境的穩(wěn)定性要求很高，其調節(jié)細胞對其環(huán)境的穩(wěn)定性要求很高，其調節(jié)通過通過細胞與細胞細胞與細胞、細胞與環(huán)境細胞與環(huán)境之間的相互之間的相互作用作用來實現(xiàn)。來實現(xiàn)。作用方式為通過細胞與細胞、細胞與細胞作用方式為通過細胞與細胞、細胞與細胞外基質間的相互外基質間的相互識別識別、黏著黏著、連接連接和和通訊通訊等等2022-2-103l56歲歲Phyllis Jacobson是一位已婚的猶太裔秘

2、書，她近來因口腔持續(xù)潰瘍是一位已婚的猶太裔秘書，她近來因口腔持續(xù)潰瘍一種被她自認為是頰部的一種被她自認為是頰部的“唇皰疹（唇皰疹（cold sores）”困擾兩個月了困擾兩個月了,口腔及口腔及舌咽部有破損和潰瘍，經局部治療無效，并出現(xiàn)水泡。舌咽部有破損和潰瘍，經局部治療無效，并出現(xiàn)水泡。l給予抗病毒，抗真菌藥物治療無效，并且病情加重。給予抗病毒，抗真菌藥物治療無效，并且病情加重。l血細胞計數(shù)檢查正常，血細胞計數(shù)檢查正常，額中線的與頭皮交匯處出現(xiàn)許多小的軟水泡。額中線的與頭皮交匯處出現(xiàn)許多小的軟水泡。lJacobson太太患得是漸進性的尋常性天皰瘡（太太患得是漸進性的尋常性天皰瘡（pemphig

3、us vulgaris） 臨床案例2022-2-104l患者具有后天獲得性抗表皮患者具有后天獲得性抗表皮角質細胞跨膜粘著蛋白角質細胞跨膜粘著蛋白desmogleins（橋粒芯蛋白）（橋粒芯蛋白）的自身抗體。的自身抗體。橋粒芯蛋白橋粒芯蛋白是是橋粒連接（常使棘細胞連接橋粒連接（常使棘細胞連接在一起的一種在一起的一種細胞連接方式細胞連接方式）中的粘附分子。患者體內產中的粘附分子。患者體內產生的自身抗體的靶點是這些生的自身抗體的靶點是這些鈣粘著蛋白分子膜表面的表鈣粘著蛋白分子膜表面的表位，通過直接阻斷它們的粘位，通過直接阻斷它們的粘著功能或引起蛋白水解。著功能或引起蛋白水解。 Cell Biolog

4、y橋粒芯蛋白橋粒芯蛋白抗橋粒芯蛋白抗體相鄰細胞間形成相鄰細胞間形成正常的橋粒連接正常的橋粒連接抗體阻礙正?？贵w阻礙正常橋粒的形成橋粒的形成2022-2-105l診斷要點：口腔喉部、鼻部粘膜包括非粘膜的皮膚組織喉部、鼻部粘膜包括非粘膜的皮膚組織損害；尼科爾斯基氏征陽性；血細胞計數(shù)正常損害；尼科爾斯基氏征陽性；血細胞計數(shù)正常；l治療：每日每日口服60mg強的松強的松；l嚴重的患者需要更進一步的抗免疫治療，包括靜脈注射嚴重的患者需要更進一步的抗免疫治療，包括靜脈注射IgG、血漿濾過、氨苯砜（一種抗菌劑），甚至應用抗、血漿濾過、氨苯砜（一種抗菌劑），甚至應用抗代謝藥物和烷化劑代謝藥物和烷化劑 Diag

5、nosis Treatment一、細胞表面一、細胞表面二、細胞粘著與細胞連接二、細胞粘著與細胞連接細胞粘著分子細胞粘著分子細胞連接細胞連接三、三、 細胞外基質細胞外基質2022-2-106第三章 細胞環(huán)境與互作一、細胞表面一、細胞表面細胞被細胞被 由由碳水化合物碳水化合物形成的覆蓋在細胞質膜表面的保護層，稱為細胞被，形成的覆蓋在細胞質膜表面的保護層，稱為細胞被，由于這層結構的主要成份是由于這層結構的主要成份是糖糖, 所以又稱為所以又稱為糖萼糖萼(glycocalyx)或或多糖包多糖包被被。 由細胞分泌產生的，與質膜的蛋白質分子、脂類分子共價結合形成由細胞分泌產生的，與質膜的蛋白質分子、脂類分子

6、共價結合形成糖蛋白糖蛋白和和糖脂分子糖脂分子 具有保護，細胞識別和血型決定等重要的作用具有保護，細胞識別和血型決定等重要的作用細胞被的結構及組成細胞被的結構及組成（一）細胞黏著（一）細胞黏著（cell adhesioncell adhesion）細胞通過黏著分子介導的細胞與細胞或細胞與細胞細胞通過黏著分子介導的細胞與細胞或細胞與細胞外基質之間的粘著。外基質之間的粘著。細胞黏著分子細胞黏著分子(cell adhesion molecular(cell adhesion molecular，CAM)CAM)一類廣泛存在于細胞膜上的跨膜糖蛋白，介導細胞一類廣泛存在于細胞膜上的跨膜糖蛋白，介導細胞之間

7、或細胞與細胞外基質之間相互結合，并起黏附之間或細胞與細胞外基質之間相互結合，并起黏附作用的一類細胞表面分子。作用的一類細胞表面分子。二、細胞粘著與連接二、細胞粘著與連接大致分為四類：大致分為四類：鈣粘素、選擇素、免疫鈣粘素、選擇素、免疫球蛋白超家族及整聯(lián)球蛋白超家族及整聯(lián)蛋白家族蛋白家族。 細胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子結細胞粘附分子都是跨膜糖蛋白，分子結構由三部分組成：構由三部分組成：胞外區(qū)胞外區(qū)，肽鏈的，肽鏈的N N端端部分，帶有糖鏈，負責與配體的識別；部分，帶有糖鏈，負責與配體的識別；跨膜區(qū)跨膜區(qū)，多為一次跨膜；，多為一次跨膜；胞質區(qū)胞質區(qū)，肽鏈的肽鏈的C C端部分，一般較小，或與質膜

8、下端部分，一般較小，或與質膜下的骨架成分直接相連，或與胞內的化學的骨架成分直接相連，或與胞內的化學信號分子相連，以活化信號轉導途徑。信號分子相連，以活化信號轉導途徑。 細胞粘著分子細胞粘著分子細胞粘著分子細胞粘著分子細胞粘附分子的作用方式細胞粘附分子的作用方式 鈣粘素鈣粘素(cadherin) (cadherin) ，其作用，其作用依賴于依賴于CaCa2 2。至今已鑒定。至今已鑒定出出3030種以上鈣粘素，分布于不同的組織。種以上鈣粘素，分布于不同的組織。多為多為單次跨膜蛋白單次跨膜蛋白，介導同嗜性細胞粘著。介導同嗜性細胞粘著。1 1介導細胞連接介導細胞連接。在成年脊椎動物，在成年脊椎動物，E

9、-E-鈣粘素是保持上皮鈣粘素是保持上皮細胞相互粘合的主要細胞相互粘合的主要CAMCAM，是粘合帶的主要構成成分。，是粘合帶的主要構成成分。2 2參與細胞分化。參與細胞分化。鈣粘素對于胚胎細胞的早期分化及成體鈣粘素對于胚胎細胞的早期分化及成體組織的構筑有重要作用。在發(fā)育過程中通過調控鈣粘素表達的組織的構筑有重要作用。在發(fā)育過程中通過調控鈣粘素表達的種類與數(shù)量可決定胚胎細胞間的相互作用，從而通過細胞的微種類與數(shù)量可決定胚胎細胞間的相互作用，從而通過細胞的微環(huán)境，影響細胞的分化，參與器官形成過程。環(huán)境，影響細胞的分化，參與器官形成過程。3 3抑制細胞遷移。抑制細胞遷移。很多種癌組織中細胞表面的很多種

10、癌組織中細胞表面的E E鈣粘素減少鈣粘素減少或消失，以致癌細胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉移的前提?；蛳?，以致癌細胞易從瘤塊脫落，成為侵襲與轉移的前提。因而有人將因而有人將E E鈣粘素視為轉移抑制分子鈣粘素視為轉移抑制分子。1、鈣粘著蛋白（鈣粘素）、鈣粘著蛋白（鈣粘素）鈣粘素的作用：鈣粘素的作用： 鈣鈣 粘粘 素素 結結 構構 模模 式式 圖圖 選擇素選擇素（selectinselectin）屬屬異嗜性異嗜性CAMCAM，其，其作用作用依賴于依賴于CaCa2 2。主要參與白細。主要參與白細胞與脈管內皮細胞與脈管內皮細胞之間的識別與胞之間的識別與粘合。已知選擇粘合。已知選擇素有三種：素有三種：L

11、-L-選選擇素、擇素、E-E-選擇素選擇素及及P-P-選擇素選擇素。2、選擇素、選擇素選擇素的分子結構選擇素的分子結構 單次穿膜蛋白單次穿膜蛋白胞外區(qū)由三個獨立結構域組成：胞外區(qū)由三個獨立結構域組成： N N末端凝集素結構域末端凝集素結構域：識別特異糖基，參與細 胞之間選擇性黏附的重要活性部位。 表皮生長因子樣結構域表皮生長因子樣結構域：加強分子間黏附 補體結合蛋白結構域補體結合蛋白結構域：參與補體系統(tǒng)調節(jié)作 用胞內區(qū)可通過錨定蛋白與細胞內微絲結合。胞內區(qū)可通過錨定蛋白與細胞內微絲結合。 選擇素的功能選擇素的功能參與白細胞或血小板與血管內皮的識別，幫助白細參與白細胞或血小板與血管內皮的識別，幫

12、助白細胞進入炎癥部位。胞進入炎癥部位。選擇素及整聯(lián)蛋白介導白細胞遷移選擇素及整聯(lián)蛋白介導白細胞遷移免疫球蛋白超家族（免疫球蛋白超家族（Ig-superfamilyIg-superfamily，Ig-SFIg-SF），分子結），分子結構中含有構中含有免疫球蛋白（免疫球蛋白（IgIg）的類似結構域）的類似結構域CAMCAM超家族，一超家族，一般不依賴于般不依賴于CaCa2 2。免疫球蛋白結構域是指借二硫鍵維系的。免疫球蛋白結構域是指借二硫鍵維系的兩組反向平行兩組反向平行折疊結構。折疊結構。多介導淋巴細胞和免疫應答所需要的細胞之間的相互作用多介導淋巴細胞和免疫應答所需要的細胞之間的相互作用3、免疫球

13、蛋白超家族、免疫球蛋白超家族整合素整合素（integrinintegrin）專）專門介導門介導異嗜性異嗜性黏著，其黏著，其作用作用依賴于依賴于CaCa2 2/Mg/Mg2+2+。介導細胞與細胞間的相介導細胞與細胞間的相互作用及細胞與細胞外互作用及細胞與細胞外基質間的相互作用。幾基質間的相互作用。幾乎所有動植物細胞均表乎所有動植物細胞均表達整合素。達整合素。異二聚體，可識別異二聚體，可識別RGDRGD序序列列4、整聯(lián)蛋白家族、整聯(lián)蛋白家族細胞黏著四家族，細胞黏著四家族，免免鈣鈣整聯(lián)整聯(lián)選擇素選擇素；前二同嗜后二異，一硫三鈣不分離。前二同嗜后二異，一硫三鈣不分離。（二）細胞連接（二）細胞連接在多細

14、胞生物體內，細胞與細胞細胞與細胞或細胞外基質細胞外基質之間通過細胞膜相互聯(lián)系，形成一個密切相關，彼此協(xié)調一致的統(tǒng)一體，稱為細胞連接（cell junction）。 緊密連接緊密連接錨定連接錨定連接通訊連接通訊連接分布分布: :存在存在腔道上皮細胞管腔面頂端及腦毛細血管內皮細胞間腔道上皮細胞管腔面頂端及腦毛細血管內皮細胞間電鏡下結構電鏡下結構: :形態(tài)形態(tài):焊接線焊接線/嵴線嵴線:跨膜蛋白排列形成膜質雙層外層跨膜蛋白排列形成膜質雙層外層胞質面胞質面/P面有面有嵴網(wǎng)嵴網(wǎng),膜質膜質雙層內層質膜外側面雙層內層質膜外側面/E面有對應的面有對應的溝溝分子組成分子組成: 封閉蛋白 （occludin) 緊密

15、蛋白 (claudin) Zonula occluden (ZO 蛋白）4次穿膜的膜整合蛋白，C末端和N末端均伸向細胞質，對緊密連接的形成和功能起重要作用緊密連接限制膜脂和膜蛋白的側向擴散緊密連接限制膜脂和膜蛋白的側向擴散分類:粘著連接粘著連接: :與肌動蛋白纖維相連與肌動蛋白纖維相連粘著帶粘著帶:細胞與細胞之間細胞與細胞之間粘著斑粘著斑:細胞與細胞外基質之間細胞與細胞外基質之間橋粒連接橋粒連接: :與中間纖維相連與中間纖維相連橋粒橋粒:細胞與細胞之間細胞與細胞之間半橋粒半橋粒:細胞與細胞外基質之間細胞與細胞外基質之間錨定連接兩類蛋白錨定連接兩類蛋白 粘著連接是由肌動蛋白纖維介導的錨定連接粘著

16、連接是由肌動蛋白纖維介導的錨定連接1）.粘著帶小腸上皮細胞之間粘著帶結構模式圖小腸上皮細胞之間粘著帶結構模式圖粘著帶（粘著帶（adhesion belt）2）.粘著斑幫助細胞運動。幫助細胞運動。粘著斑的結構和功能粘著斑的結構和功能橋粒連接是由中間纖維介導的錨定連接橋粒連接是由中間纖維介導的錨定連接1）.橋粒橋粒存在部位：存在部位：位于上位于上皮細胞粘著帶的下方皮細胞粘著帶的下方，是相鄰細胞接觸點上，是相鄰細胞接觸點上一種類似一種類似紐扣狀的結構紐扣狀的結構。橋橋 粒粒 結結 構構 模模 式式 圖圖 中間纖維鈣黏著蛋白細胞質斑橋粒斑蛋白親珠蛋白親斑蛋白橋粒芯蛋白橋粒膠蛋白質膜中間纖維電鏡下橋粒2

17、）.半橋粒半橋粒半橋粒結構半橋粒結構A.半橋粒結構照片半橋粒結構照片 B.半橋粒結構模式圖半橋粒結構模式圖錨定連接的種類及其化學組成錨定連接的種類及其化學組成連接名稱連接名稱跨膜連接蛋白跨膜連接蛋白細胞外配體細胞外配體結合細胞骨架類型結合細胞骨架類型細胞內附著蛋白細胞內附著蛋白粘著帶鈣粘著蛋白相鄰細胞鈣粘著蛋白肌動蛋白絲連環(huán)蛋白，粘著斑蛋白粘著斑整聯(lián)蛋白ECM蛋白肌動蛋白絲踝蛋白，粘著斑蛋白，a-輔肌動蛋白橋粒鈣粘著蛋白（橋粒芯和橋粒膠蛋白）相鄰細胞鈣粘著蛋白中間纖維斑珠蛋白，親斑蛋白半橋粒整聯(lián)蛋白ECM蛋白中間纖維網(wǎng)蛋白一種特殊的細胞連接一種特殊的細胞連接, , 位于特化的具細胞間通訊作用位

18、于特化的具細胞間通訊作用的細胞的細胞 具機械的細胞連接作用具機械的細胞連接作用在細胞間形成電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián)在細胞間形成電偶聯(lián)或代謝偶聯(lián), , 以此來傳遞信號以此來傳遞信號 通訊連接的方式：通訊連接的方式： 間隙連接間隙連接(gap junction) 化學突觸化學突觸(chemical synapse) 胞間連絲胞間連絲(plasmodesmata): 植物細胞所特有（三）、通訊連接（三）、通訊連接（communicating junction）(gap junction)Connexons)間隙連接的通透性是可以調節(jié)的間隙連接的通透性是可以調節(jié)的間間隙隙連連接接連接子間隙連接簇存在于可興奮細

19、胞之間的細胞連接方式,它通過釋放神經遞質來傳導神經沖動。由突觸前膜(presynaptic membrane)、突觸后膜(postsynaptic membrane)和突觸間隙(synaptic cleft)三部分組成鈣黏著蛋白突觸前神經末端突觸后神經末端突觸后膜突觸前膜信號傳遞神經分泌小泡突觸間隙軸突樹突分泌小泡受體蛋白分泌小泡?？康鞍纂娢婚l門鈣離子通道Ig家族黏著蛋白神經遞質受體錨定蛋白神經元表面蛋白神經元配蛋白突觸前膜突觸后膜離子通道化學突觸的結構胞間連絲結構圖解胞間連絲結構圖解電鏡下的胞間連絲橫切面電鏡下的胞間連絲橫切面功能分類功能分類結構分類結構分類主要分布主要分布主要功能主要功能封

20、閉連接緊密連接上皮組織連接相鄰細胞，封閉細胞間隙，防止大分子從細胞間隙通過錨定連接連接肌動蛋白絲機械地將相鄰細胞或將胞與基底膜相連形成一個牢固而有序的細胞群體或組織粘著帶（細胞間連接）上皮組織粘著斑（細胞與ECM）上皮細胞基部連接肌動蛋白絲橋粒（細胞間連接）心肌，表皮半橋粒 （細胞與ECM）上皮細胞基部通訊連接間隙連接大多數(shù)動物組織中在細胞間建立電和代謝偶聯(lián)，具有重要的通訊功能化學突觸神經細胞間或神經骨骼肌接頭處胞間連絲植物細胞間細胞連接的類型總結細胞連接的類型總結 功能分類有三種，一封二錨三通訊；功能分類有三種，一封二錨三通訊；結構分類有八種，一緊二帶三黏斑；結構分類有八種，一緊二帶三黏斑；

21、四橋五半六間隙，七化八胞植物間；四橋五半六間隙，七化八胞植物間；通透極性要封緊，牢固要靠錨定連。通透極性要封緊，牢固要靠錨定連。二、細胞外基質二、細胞外基質分布于分布于細胞外空間細胞外空間，細胞分泌細胞分泌的由的由蛋白質蛋白質和和多糖多糖構成的高度水合性纖維構成的高度水合性纖維網(wǎng)絡網(wǎng)絡凝膠結構。凝膠結構。細胞外基質定義細胞外基質定義 ： 功能：功能： 對細胞支持、連接、保護、營養(yǎng)對細胞支持、連接、保護、營養(yǎng) 與細胞各種生命活動有關與細胞各種生命活動有關 與組織細胞病理過程有關與組織細胞病理過程有關（創(chuàng)傷修復、纖維化、細胞惡變侵潤轉移）（創(chuàng)傷修復、纖維化、細胞惡變侵潤轉移）來源：來源：成纖維細胞

22、（主）成纖維細胞（主） 特化特化細胞細胞含量種類差別大、決定組織物理性狀適合其功能上皮組織 肌組織 腦、脊髓含量少含量少：含量多含量多： 結締組織平滑肌組成組成（1 1）. .糖胺聚糖糖胺聚糖(glycosaminoglycan, GAG)糖胺聚糖可在細胞外創(chuàng)造水合的、膠狀的材料，形成了所糖胺聚糖可在細胞外創(chuàng)造水合的、膠狀的材料，形成了所謂的謂的細胞外基質的基質細胞外基質的基質(Ground substance)（2 2）. .蛋白聚糖蛋白聚糖 (PG)(PG)分子結構：分子結構：透明質酸透明質酸是唯一既能與蛋白聚糖結合形是唯一既能與蛋白聚糖結合形成成復合物復合物，又能，又能游離游離存在細胞外

23、基質中存在細胞外基質中的糖胺聚糖的糖胺聚糖 在軟骨組織的細胞外基質中，透在軟骨組織的細胞外基質中，透明質酸同糖胺聚糖和核心蛋白組明質酸同糖胺聚糖和核心蛋白組成軟骨組織的蛋白聚糖復合物，成軟骨組織的蛋白聚糖復合物，作為一個長軸，將蛋白聚糖連接作為一個長軸，將蛋白聚糖連接在一起，形成更大的更復雜的蛋在一起，形成更大的更復雜的蛋白聚糖，使細胞外基質具有更大白聚糖，使細胞外基質具有更大的抗壓性。的抗壓性。透明質酸是細胞增殖和遷移的主透明質酸是細胞增殖和遷移的主要成分，要成分， 一旦遷移細胞停止移動，一旦遷移細胞停止移動，透明質酸就會從細胞外基質中消透明質酸就會從細胞外基質中消失，此時細胞間開始接觸失，此時細胞間開始接觸。 基本結構單位是基本結構單位是原膠原原膠原(tropocollagen)，原膠原肽鏈的，原膠原肽鏈的一級結構具有一級結構具有(Gly-x-y)n重復重復序列，序列， 其中其中X常為脯氨酸常為脯氨酸(Pro)， Y常為羥脯氨酸常為羥脯氨酸(Hypro)或羥賴或羥賴氨酸氨酸(Hylys)。 原膠原由原膠原由三三條條a a-肽鏈肽鏈組成纖維組成纖維狀蛋白質，狀蛋白質， 相互擰成相互擰成三股螺旋三股螺旋